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关键词： 物质点法   数值模拟   接触模型   摩擦系数   白格滑坡堰塞坝  

摘要： 为准确模拟堰塞坝的形成过程,在物质点方法中引入了滑动速度依赖型的摩擦系数模型,实现了滑面接触算法的求解,并与试验结果对比验证方法的可靠性。在此基础上,反演了白格滑坡堰塞坝的形成过程,探讨了滑床底摩擦对堰塞坝成坝模式的影响规律。研究结果表明:白格滑坡堰塞坝形成过程可分为滑坡体加速运动、河谷制动和堆积成坝三阶段。白格滑坡速度最大达到45 m/s且最大速度位于滑坡体后缘,而滑坡体前缘受到河床底部摩擦影响,速度不稳定,变化幅度大且比滑坡体后缘早20 s制动。不同滑面接触模式决定了滑坡最终堆积成坝的状态:若采用滑动速度依赖型的摩擦系数模型模拟,则能够真实反映白格滑坡堰塞坝堆积状态;采用滑面的峰值摩擦系数计算,则导致计算的白格滑坡运动距离减小了32%,不能形成完全堵塞金沙江的堰塞坝;而采用残余摩擦系数计算,则导致计算的白格滑坡运动距离增大了12%。研究成果对加深堰塞坝成坝模式的认识具有意义,对于滑坡堰塞坝链生灾害预测及防灾减灾应急抢险处置具有一定的参考价值。

关键词： 落石   土垫层   缓冲   离散元   冲击力  

摘要： 棚洞是我国西部山区防治崩塌落石灾害的主要工程措施之一。棚洞顶板以上通常铺设由砂或碎石组成的土垫层。土垫层的作用是避免落石直接冲击棚洞,缓冲落石的冲击力。长期以来,关于土垫层厚度对缓冲效果影响的研究较少,因此,还未形成统一的理论用于指导土垫层厚度的设计。文章运用离散单元方法建立落石冲击土垫层的数值模型,探究垫层厚度和落石下落高度对土垫层缓冲落石冲击力特性的影响。研究结果表明:落石冲击力峰值与落石下落高度呈幂函数关系,顶板中心力峰值与下落高度呈线性正相关关系;随着垫层厚度的增加,落石冲击力峰值减小,当垫层厚度增加到落石直径的1.0倍之后,落石冲击力峰值与垫层厚度无关;随垫层厚度的增大,顶板中心力峰值与落石冲击力峰值的比值减小,垫层缓冲效果增大,当垫层厚度增加到落石直径1.5倍之后,垫层缓冲效果增加不明显;垫层厚度建议取值为落石直径的1.5倍。

关键词： 桥梁工程   上下游桥墩   模型试验   数值模拟   透水牺牲桩   清水冲刷  

摘要： 针对工程实际中常见的上下游桥墩局部冲刷的防护问题,通过室内模型试验和数值模拟相结合的方法,研究清水条件下采用透水牺牲桩进行前墩局部冲刷防护时,透水牺牲桩填充碎石粒径和淹没率2个因素对透水牺牲桩自身和上下游桥墩局部冲刷特征的影响规律。研究结果表明:无牺牲桩防护时,上下游墩的局部冲刷深度都随墩心距的增大呈先减小后增大的规律;当墩心距为4D(D为桥墩直径)时,前墩对后墩局部冲刷的防护效果最好;相同条件下(最佳墩心距)分别采用实体牺牲桩和透水牺牲桩对上下游桥墩进行防护时,二者均能有效减小上游桥墩的局部冲刷,透水牺牲桩防护时效果更好,且自身局部冲刷深度较实体牺牲桩可减小约30%;采用透水牺牲桩防护时,当其填石粒径为0.2D~0.25D、淹没率为1时,减冲效果最好;透水牺牲桩的透水性允许部分水流从桩身内部流过,有效减小了桩前下潜水流的强度,减轻了其掏底作用,从而有效减小了局部冲刷深度;与采用实体牺牲桩防护相比,透水牺牲桩及上游桥墩两侧的最大剪切应力分别约为前者的1/2和1/4;透水牺牲桩桩后低剪切应力区的范围更大。

关键词： FRP结构   数值模拟   多尺度分析   有限元法   耐久性  

摘要： 纤维增强树脂基复合材料(FRP)是由纤维和树脂基体组合而成的一种材料,在各种领域中拥有广泛的应用。利用数值模拟方法可以更加简单、精确地预测FRP筋/拉索性能,从而加快设计效率、减少试验工作量,因此大量学者针对FRP筋/拉索进行了数值模拟研究。本文主要介绍了单向纤维增强聚合物复合材料的模拟控制因素和需求,在微观、细观和宏观尺度下研究FRP的理论模型和分析方法,提出了在不同尺度下对FRP筋/拉索进行数值模拟的不足之处及数值模拟在微观、细观和宏观层面中的应用。重点论述了不同尺度数值模拟方法在FRP筋/拉索中的应用和最新多尺度数值研究进展及FRP筋/拉索在锚固区的数值模拟方法及现状,最后简要阐述了FRP筋/拉索数值模拟在未来可能的研究发展方向。为建立精细化FRP筋/拉索损伤和性能预测模型发展提供参考。

关键词： 泉州市台商投资区   玉山水闸   选型   稳定计算   基础处理  

摘要： 玉山水闸工程作为泉州台商投资区月亮湖流域防洪排涝规划的重要组成部分,其工程设计非常重要。以泉州台商投资区玉山水闸工程设计为例,水闸闸室采用3孔10 m,闸室总净宽30.0 m。简述玉山水闸的整个设计过程,结果可供类似工程参考。

关键词： 极点对称模态分解算法   模糊熵   人工水母搜索算法   长短期记忆   水闸   深基坑   变形预测  

摘要： 水闸深基坑开挖变形具有明显的非线性和非稳定性特征,基于此,引入极点对称模态分解算法(extremepoint symmetric mode decomposition method,ESMD)对水闸深基坑开挖变形原型监测序列进行多模态分解,并基于模糊熵(fuzzy entropy, FE)理论对各分解分量进行模糊多模态相空间重构,从而有效甄别水闸基坑变形不同时间尺度有效物理特征。构建基于人工水母搜索算法(artificial jellyfish search optimizer,AJSO)优化的长短期记忆(long short-term memory,LSTM)人工神经网络模型,以重构后的各重构子序列为基础进行优化训练,并把训练后的各预测模态分量合并,实现对水闸基坑开挖变形动态预测和分析。以张家港市十一圩江边枢纽改建工程基坑开挖变形监测为例,采用上述方法对该枢纽工程基坑开挖过程变形进行预测和分析。结果表明:基于ESMD-FE-AJSOLSTM算法的水闸深基坑变形预测方法能够有效预测基坑开挖变形非线性特征,相比传统LSTM、循环神经网络(recurrent neural network, RNN)和支持向量机(support vector machine,SVM)等算法具有更高的预测精度和稳定性,为实现对基坑开挖安全性态实时科学诊断和分析提供技术参考。

关键词： 崖州湾   潮汐潮流   余流   FVCOM  

摘要： 掌握崖州湾海域的水动力变化规律,对该区域海岸带工程建设和社会经济的可持续发展具有重要的实际意义。本文基于非结构网格有限体积海洋模型(finite-volume coastal ocean model,FVCOM),建立崖州湾海域高分辨率三维水动力数值模型,研究该海域潮位、潮流和余流的分布特性和变化规律。结果表明:在崖州湾海域,潮汐潮流类型整体为不规则全日潮,近岸潮流呈现明显的往复运动;崖州湾两侧流速明显大于湾内,在大潮期内涨潮时间约为落潮时间的1倍,最大流速约2.2 m/s,最大潮差约1.5 m;崖州湾海域整体余流偏向西北方向,在西侧海域受到岸线地形突出的影响,余流较大,湾内弧形东侧区域存在滞流点,容易造成淤积。

关键词： 土石坝   水位波动   稳定系数   数值模拟  

摘要： 水库大坝的稳定性是水库安全运营的重要影响因素。为研究库水位与降雨耦合作用对土石坝稳定性的影响,文章基于数值模拟软件分析了水位上升和下降并联合降雨工况下土石坝稳定性变化规律。计算结果表明:水位升降对孔隙水压力及边坡稳定有重要影响,因此在发生水位变化及降雨时,应加强土石坝稳定性监测。

关键词： 风攻角   斜拉桥   断索   数值模拟   风振响应   动力放大系数  

摘要： 风攻角的变化可能会对桥梁的风致振动产生不利影响。基于有限元模拟和节段模型风洞试验,分析了5种风攻角工况下曲梁单边斜拉桥的风振响应。结果表明:在断索全过程中,随着风攻角的增大,桥梁跨中位移和加速度极值以及拉索张力均先增大后减小且在15°时达到最大,在抗风设计中应着重考虑最不利风攻角。动力放大系数(dynamic amplification factor, DAF)推荐值应考虑风攻角15°时拉索断裂引起的风振放大效应,有助于为同类型桥的抗风设计提供借鉴。

关键词： 黑潮   台风   数值模拟   热输送   妈祖·海流  

摘要： 利用妈祖·海流海洋数值模式(MaCOM)构建了一个水平分辨率为1/48°的西太平洋数值模拟系统,使用该系统开展了3个数值模拟敏感性试验,分析了有无潮汐、更换大气驱动场对黑潮流系上7个关键断面热输送数值模拟能力的影响。分析结果表明潮汐对于黑潮热输运的影响力约是更换大气强迫场的两倍。台风对所经过的黑潮断面热输运能力有显著的影响,但仅局限于中心附近海域和台风经过期间,未发现类似近惯性振荡波在时空上的延续。在高纬和浅海区域,体积输运的演变规律和热输运之间存在一定差异,热输运的季节变化略平缓。MaCOM模拟的黑潮主流热输运年均值与季节变化趋势和再分析数据以及前人的研究基本一致。